OGM: RISCHI E SICUREZZA

Transcript

1 OGM: RISCHI E SICUREZZA Annalisa Paternò Istituto Zooprofilattico Sperimentale Lazio e Toscana Centro di Referenza Nazionale per la ricerca di OGM

2 OGM: Possibili rischi per la salute umana e animale Possibili rischi per l ambiente

3 Prima parte (gestione del rischio) - legislazione, normative europee e non - EFSA Seconda parte (valutazione del rischio) - possibili criteri per la valutazione del rischio - metodiche usate e in via di sviluppo Terza parte - il problema dell antibiotico resistenza; - allergie e OGM - opinione dell EFSA su un evento GM

4 Struttura dell analisi del rischio Valutazione del rischio (risk assessment) - su base scientifica Gestione del rischio (risk management) - strategie per prevenire e minimizzare il rischio Comunicazione del rischio (risk communication) FAO/WHO,1995

5 USA 3 principali organi - USDA (United States Department of agriculture) - EPA (Environmental Protection Agency) - DHHS (Department of Health and Human Service), FDA (Food and Drug Administration) - Non c è nessuna normativa che richiede la registrazione di nuove varietà di piante - Alimenti e mangimi derivati da piante GM sono regolati come la controparte non-transgenica

6 .CANADA, AUSTRALIA, GIAPPONE CANADA: -Alimenti derivanti da OGM sono considerati novel foods; la Canadian Biotechnology Advisory Committee (CBAC) ha stilato delle raccomandazioni per la valutazione dei rischi GIAPPONE: -Il Ministero della Salute e del Benessere si è occupato delle linee guida per la sicurezza di piante /alimenti GM AUSTRALIA: -Il Food Standards Australia New Zeland (FSANZ) si occupa della valutazione delle sicurezza e provvede a possibili monitoraggi postmarket per alimenti derivati da OGM

7 ..UNIONE EUROPEA La normativa dell Unione Europea è più restrittiva L opinione pubblica si è mostrata più scettica in merito agli OGM Nell ambito europeo alcuni paesi, tra cui l Italia, hanno sempre mantenuto una posizione più rigida per ciò che concerne l introduzione di OGM

8 LIBRO BIANCO (documento che contiene proposte di azione comunitaria in un settore specifico) Regolamento CE n.178/ stabilisce i principi e i requisiti della legislazione alimentare - istituzione dell Autorità competente in ambito di sicurezza alimentare (EFSA) Salute umana e animale - Regolamento CE n.258/97: Novel food (settore alimentare) - Regolamento CE n.1829/2003: descrizione della procedura per l autorizzazione; limiti di contaminazione (anche mangimi), etichettatura - Regolamento CE n.1830/2003: tracciabilità; identificatore unico

9 EFSA (European Food Safety Authority) Compiti dell EFSA Fornire alle istituzioni europee e agli stati membri pareri riguardanti la sicurezza alimentare Promuovere e coordinare la messa a punto di metodi uniformi per la valutazione dei rischi Realizzare un azione d identificazione di caratterizzazione dei rischi emergenti Istituire delle reti europee di organismi attivi nel settore della sicurezza alimentare Fare in modo che il pubblico e le parti interessate ricevano un informazione affidabile, obiettiva e comprensibile Regolamento CE n.178/2002

10 STRUTTURA DELL EFSA Il consiglio di amministrazione Il direttore esecutivo Il forum consultivo Il comitato scientifico I gruppi scientifici: - additivi, aromi e materiali a contatto con alimenti - prodotti o sostanze utilizzate in alimentazione umana - salute delle piante prodotti fitofarmaceutici - OGM - prodotti dietetici, alimentazione, allergie - rischi biologici - contaminanti della catena alimentare - salute e benessere degli animali

11 Regolamento (CE) n 1829/2003 alimenti Procedura di autorizzazione (art. 5, 6, 7, 17, 18 e 19) autorità nazionale competente mangimi Ente valutazione alimenti Stato Membro Valutazione sicurezza alimento Valutazione rischio ambientale Laboratorio Comunitario di riferimento Validazione metodo di rilevazione Sintesi del dossier pubblico Osservazioni entro 30 gg Richiedente autorità competente Stato Membro AUTORITÀ EUROPEA PER LA SICUREZZA ALIMENTARE (EFSA) Entro 6 mesi Commissione Europea Altri Stati Membri Progetto di decisione entro 3 mesi PARERE Comitato permanente per la catena alimentare e la salute degli animali Escluso informazioni riservate

12 Linee guida dell EFSA per la valutazione del rischio in piante GM e alimenti e mangimi derivati A)Analisi comparative delle caratteristiche molecolari agronomiche e morfologiche e della relativa composizione chimica B)Eventuali test tossicologici e nutrizionali B)Eventuali test tossicologici e nutrizionali Dovrebbero essere prese in considerazione: -caratteristiche dell organismo donatore e di quello ricevente -il gene inserito -L espressione del gene inserito -Potenziali conseguenze delle modificazioni genetiche -Potenziale tossicità e allergenicità dei dei prodotti genici, dei metaboliti e dell intera pianta -la composizione nutrizionale -l influenza del processamento sulle proprietà degli alimenti -il potenziale impatto nutrizionale sul consumo a lungo termine -l impatto ambientale a seguito del rilascio nell ambiente EFSA 2004

13 Struttura dell analisi del rischio Valutazione del rischio (risk assessment) - su base scientifica Gestione del rischio (risk management) - strategie per prevenire e minimizzare il rischio Comunicazione del rischio (risk communication) FAO/WHO,1995

14 RISCHIO: in ambito alimentare è definito come il potenziale intrinseco di una sostanza di causare effetti dannosi alla salute umana Per gli OGM (e prodotti derivati) Allergenicità Cambiamenti nutrizionali ed eventuali presenza di antinutrienti? FAO/WHO 1995 Possibilità di un trasferimento genico ai batteri o alle cellule di mammifero

15 MIGLIORAMENTO GENETICO CONVENZIONALE Si sfruttano le variazioni genetiche naturali combinate alla selezione artificiale Meccanismo fondamentale: ricombinazione cromosomica Linea parentale 1 X Linea parentale 2 Selezione fenotipica circa piante Generazione F1 Generazione F Circa 100 Generazione F3 Generazione F4 Generazione F5

16 INSERIMENTO DI DNA ESOGENO In seguito all inserimento di DNA esogeno in una pianta potremo avere: - effetti desiderati - effetti non desiderati, cioè quelle differenze nel fenotipo, nella risposta e nella composizione della pianta GM rispetto a quella parentale non riferite al DNA introdotto

17 EFFETTI NON DESIDERATI Prevedibili, che possono essere spiegati grazie alle nostre attuali conoscenze alla biologia delle piante e che sono correlati alle problematiche legate all introduzione di DNA esogeno Non prevedibili

18 EQUIVALENZA SOSTANZIALE La sicurezza degli alimenti tradizionali esistenti è data dal loro stesso utilizzo nel corso della storia La comparazione di una La comparazione di una coltivazione/alimento GM e della sua più vicina controparte tradizionale non-gm,in teoria, permette di identificare eventuali differenze che vengono successivamente analizzate

19 SCELTA DI APPROPRIATI COMPARATORI La OECD (Organization for Economic Cooperation and Development) ha preparato un documento indicando i composti chiave per la soia, la colza, la patata, la canna da zucchero, il mais e grano La conoscenza delle variazioni che naturalmente avvengono nella composizione dei metaboliti è molto importante

20 ANALISI DEL RISCHIO Descrizione della coltivazione parentale; Scelta di parametri per il confronto Caratterizzazione del gene donatore, dell evento di trasformazione Caratterizzazione del prodotto genico e dei metaboliti Valutazione di altre eventuali alterazioni, analisi complessiva Identificazione di punti di confronto con la controparte convenzionale test Koning et al 2004

21 ANALISI DEL RISCHIO Descrizione della coltivazione parentale; Scelta di parametri per il confronto Caratterizzazione del gene donatore, dell evento di trasformazione Caraterizzazione del prodotto genico e dei metaboliti Valutazione di altre eventuali alterazioni, analisi complessiva Caratteristiche agronomiche e fenotipiche Distribuzione geografica Storia della sicurezza d uso Analisi della composizione chimica Koning et al 2004

22 ANALISI DEL RISCHIO Descrizione della coltivazione parentale; Scelta di parametri per il confronto Caratterizzazione del gene donatore, dell evento di trasformazione Caraterizzazione del prodotto genico e dei metaboliti Valutazione di altre eventuali alterazioni, analisi complessiva Descrizione del vettore utilizzato Descrizione del processo Caratterizzazione del DNA introdotto Caratterizzazione del sito d inserzione Koning et al 2004

23 ANALISI DEL RISCHIO Descrizione della coltivazione parentale; Scelta di parametri per il confronto Caratterizzazione del gene donatore, dell evento di trasformazione Caraterizzazione del prodotto genico e dei metaboliti Valutazione di altre eventuali alterazioni, analisi complessiva Struttura e caratterizzazione Modalità di azione e specificità Tossicità Allergenicità Koning et al 2004

24 ANALISI DEL RISCHIO Descrizione della coltivazione parentale; Scelta di parametri per il confronto Caratterizzazione del gene donatore, dell evento di trasformazione Caraterizzazione del prodotto genico e dei metaboliti Valutazione di altre eventuali alterazioni, analisi complessiva Composizione nutrizionale Caratteristiche agronomiche Caratteristiche fenotipiche Koning et al 2004

25 TEST DI TOSSICITA Test in vitro con enzimi, recettori proteici, linee cellulari INVITTOX: banca dati corredata di test tossicologici in vitro Test in vivo sugli animali si determina la NOAEL(no-observedadverse-effect-level) è molto difficile un apporto nutrizionale bilanciato utilizzando grosse quantità di alimenti derivanti da OGM

26 APPROCCIO MIRATO (TARGETED APPROACH) E basato sull analisi qualitativa e quantitativa di composti bersaglio Analisi su: Amminoacidi, acidi grassi, carboidrati Minerali Particolare enfasi viene data ai nutrienti essenziali (vitamine), antinutrienti (per esempio inibitori della tripsina), composti tossici (per esempio glicoalcaloidi)

27 Analisi di costituenti definiti

28 Effetti non desiderati per selezione del fenotipo o analisi costituenti definiti

29 ..LIMITI Si prendono in considerazione solo composti noti Non si considera l organismo dal punto di vista complessivo Nel caso in cui non abbiamo dei composti validi come confronto?

30 APPROCCIO NON-MIRATO (NON- TARGET) Si ottengono profili di comparazione di molti composti senza una conoscenza a priori della loro struttura e funzione; si utilizzano gli strumenti della: Trascrittomica (analisi del profilo d espressione) Proteomica (analisi delle proteine) Metabolomica (profilo di composti associati al metabolismo)

31 LE -OMICHE DNA Genomica Analisi del DNA mrna Trascrittomica Analisi dell espressione genica PROTEINE Proteomica Analisi delle proteine METABOLITI Metabolomica Analisi dei metaboliti

32 TRASCRITTOMICA Microarray: metodica che ci permette di analizzare l espressione di un enorme quantità di geni su uno stesso campione contemporaneamente confronto del profilo di espressione di una pianta GM e della controparte non-gm

33 PROTEOMICA Profilo proteico Metodiche principali: Elettroforesi bidimensionale per separare le proteine presenti in un tessuto Spettrometria di massa per determinare l identità delle proteine d interesse

34 METABOLOMICA Collezione dei metaboliti presenti nella cellula e loro quantificazione Metodiche principali: GAS cromatografia HPLC NMR

35 POSSIBILITA E LIMITI Grossa mole di dati Piccole variazioni possono influenzare il profilo di analisi complessivo Non è disponibile standardizzazione di Non è disponibile standardizzazione di metodiche

36 ALCUNI PROGETTI DI RICERCA EUROPEI ENTRANSFOOD (network europeo per la valutazione della sicurezza di coltivazioni GM destinate al consumo alimentare) GMOCARE (sviluppo di metodiche che coinvolgono proteomica, metabolomica...etc) SAFOTEST (sviluppo di protocollo per test in vivo e in vitro) GMOMOBILITY(analisi del trasferimento orizzontale di OGM alla microflora intestinale) QPCRGMOFOOD (tracciabilità degli OGM) GMOCHIPS

37 LE PIANTE GENETICAMENTE MODIFICATE E IL PROBLEMA DELL ANTIBIOTICO RESISTENZA

38 GENI AR COME MARCATORI DI SELEZIONE Due diverse fasi di selezione: Gene AR è utilizzato, nel vettore di clonaggio, per verificare la presenza del vettore nel ceppo batterico utilizzato Gene AR è utilizzato, sotto il controllo di un promotore della pianta, per selezionare le cellule vegetali trasformate

39 EFSA 2004 CLASSIFICAZIONE DEI GENI AR Gruppo I Largamente distribuiti tra il suolo e batteri enterici Conferiscono resistenza agli antibiotici che hanno scarsa importanza terapeutica in medicina umana e veterinaria (htp, ntpii, neo : Hygromicina, kanamicina, neomicina) Non ci sono restrizioni per il loro utilizzo

40 EFSA 2004 Gruppo II Largamente distribuiti nei microrganismi e nell ambiente Conferiscono resistenza agli antibiotici che sono usati solo come terapia in aree definite in medicina umana e veterinaria (bla,,, aada, cat: penicillina, streptomicina, cloramfenicolo) L uso di questi geni dovrebbe essere ristretto agli ambiti proposti

41 EFSA 2004 Gruppo III Comprende geni AR che conferiscono resistenza agli antibiotici rilevanti per la terapia umana e veterinaria (ntpiii, teta: amikacina, tetracicline) Dovrebbero essere evitato il loro utilizzo nella trasformazione di piante GM

42 IN CHE MODO POTREBBERO DIFFONDERSI I GENI AR? A: trasferimento genetico tra batteri Presenza del gene AR in un batterio Amplificazione del gene AR per moltiplicazione batterica Esposizione ad altri batteri Trasferimento del gene batterico AR ad altri batteri Incorporazione del gene batterico AR in un batterio ricevente Espressione dell AR B: trasferimento genetico veicolato dalle piante ai batteri Presenza del gene AR in un batterio Trasformazione della pianta Rilascio del gene AR batterico dalle cellule vegetali GM all ambiente o nel tratto gastrointestinale Esposizione ad altri batteri Incorporazione del gene AR in un nuovo batterio ricevente Espressione dell AR

43 ESPRESSIONE DEI GENI AR Il DNA contente il gene AR deve essere il più possibile integro per poter essere inserito nel nuovo genoma Nel caso del DNA liberato dalle piante transgeniche, per potersi esprimere in un nuovo batterio dovrebbe avere un promotore e appropriati segnali di controllo batterici L acquisizione di un nuovo tratto genetico dovrebbe essere associata ad un reale vantaggio selettivo per organismo ricevente

44 GENI AR E ALIMENTAZIONE Si osserva degradazione del DNA: Durante le fasi di lavorazione dell alimento Nell assunzione del cibo e nel successivo assorbimento nel tratto gastrointestinale

45 PROBABILITA DI TRASFERIMENTO DEL GENE AR ALLA MICROFLORA INTESTINALE La quantità di DNA ricombinante assunto pro capite (0.049 µg/giorno di mais e µg/giorno di soia) è sicuramente sovrastimato (Jonas et al., 2001) a causa dei processi di lavorazione degli alimenti Solo una piccola percentuale raggiungerà il colon dove sono presenti un elevato numero di batteri

46 CONCLUSIONI Attualmente il problema dell antibiotico resistenza è dovuto principalmente al massiccio uso di antibiotici in terapia medica, piuttosto che al consumo di alimenti derivanti da OGM. Nonostante questo, l uso di geni AR per la produzione di piante GM, destinate al consumo alimentare pone dei dubbi relativamente alla loro sicurezza d uso MARCATORI DI SELEZIONE ALTERNATIVI introduzione di geni diversi dall antibiotico resistenza, con cui poter attuare una selezione (per es: mannosio fosfato isomerasi) utilizzo di sistemi che implicano la rimozione dell antibiotico resistenza

47 LE PIANTE GENETICAMENTE MODIFICATE E IL PROBLEMA DELL ALLERGENICITA

48 REAZIONE AVVERSE AGLI ALIMENTI TOSSICHE (es: funghi velenosi, botulino...) INTOLLERANZE ALIMENTARI (deficienze enzimatiche, reazioni farmacologiche o cause ignote ALLERGIE: - mediate da IgE - non mediate da IgE, ma da IgG

49 ALLERGENI: CARATTERISTICHE GENERALI Proteine con struttura globulare compatta; spesso glicosilate Resistenti alla denaturazione nei processi produttivi ( trattamento con alte temperature) Resistenti alla digestione nell apparato digerente (trattamento con pepsina, tripsina)...ma non sempre!

50 ALLERGENI PIU IMPORTANTI LATTE VACCINO UOVA CROSTACEI ARACHIDI SOIA FRUTTA CON GUSCIO CEREALI sono responsabili di circa il 90% delle allergie alimentari

51 ALIMENTI GENETICAMENTE MODIFICATI Esempio di effetto indesiderato: introduzione nella soia del gene codificante per l albumina 2S della noce brasiliana ricca in aa solforati Forte risposta allergica della proteina eterologa

52 IL CASO STARLINK MAIS transgenico (Aventis) che contiene la proteina cry9c (bacillus turingensis) Proteina: resistente alle alte temperature; resistente al trattamento con tripsina Per le suddette proprietà biochimiche non si può escludere un potenziale allergenico Destinato soltanto all alimentazione animale e successivamente ritirato dal commercio

53 VALUTAZIONE DEL POTENZIALE ALLERGENICO NEI NOVEL FOOD Il prodotto del gene è allergenico SI NO Omologia di sequenza SI NO test sui sieri specifici SI NO Allergenico SI SI Omologia di sequenza NO test su sieri di individui allergici NO resistenza alla pepsina e modelli animali FAO/WHO 2001 probabilità di allergenicità alta bassa

54